微波傳感器

微波傳感器的寫法

微波傳感器介紹

微波傳感器主要由微波振蕩器和微波天線組成。微波振蕩器是產(chǎn)生微波的裝置。構(gòu)成微波振蕩器的器件有速調(diào)管、磁控管或某些固體元件。由微波振蕩器產(chǎn)生的振蕩信號需用波導(dǎo)管傳輸，并通過天線發(fā)射出去。為了使發(fā)射的微波具有一致的方向性，天線應(yīng)具有特殊的構(gòu)造和形狀。

原理

方法

關(guān)于諧振式微波傳感器的基本原理概述如下：一個介質(zhì)填充諧振腔的諧振頻率和品質(zhì)因子和填充介質(zhì)的介電常數(shù)之間的關(guān)系如式子（1），對一般的問題我們都采用Harrington提出的理論方法來求解?，F(xiàn)在考慮一個真空的腔體，令其諧振頻率和其中的電磁場分別為ω0E0H0,相應(yīng)地，假設(shè)現(xiàn)在腔體被填充了介電常數(shù)為ε=ε0+Δε的介質(zhì)。

諧振頻率的該變量如下式子所示：

其中ω,E,H是其諧振頻率和對應(yīng)的電磁場分布。復(fù)數(shù)形式的諧振頻率由實(shí)數(shù)部分ωR和包含品質(zhì)因子Q的虛部兩部分組成。

其中的品質(zhì)因子可以寫成

在式子(3)中W是一段時間內(nèi)諧振腔里存儲的平均能量，Pd是單位時間損耗的能量。

上面的式子表明，假如我們已知了待測材料的諧振頻率ωR和品質(zhì)因子Q就可以求得待測材料的復(fù)介電常數(shù)。

Fig.1-Exampleoftheresultsofthefittingalgorithmappliedtothemeasureddata

圖1展示了一個諧振腔的典型測試曲線，圖中給出了諧振頻率f0和3dB帶寬BW=1/Q。

測試材料的復(fù)介電常數(shù)ε=ε'-jε''包括以下幾個步驟：

a.測量介質(zhì)填充諧振腔的s21參數(shù)。

b.計(jì)算諧振頻率和3dB帶寬。

c.根據(jù)公式（1）計(jì)算待測材料的復(fù)介電常數(shù)。

為了獲得較高精度的諧振頻率和3dB帶寬，應(yīng)該采用較窄的頻率步長，這樣會得到很多頻率采樣，這對于實(shí)時測量的速度是不利的。Tocircumventthisdifficulty,theresonantresponseisfittedinaleastsquaresensetotheLorentziancurve(4):